碳納米管在吸波材料中吸波性能影響因素
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碳納米管，由呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管，是徑向尺寸為納米量級，軸向尺寸為微米量級，管子兩端基本上都封口的一維量子材料。碳納米管還具有吸收峰的等離子共振頻移，可通過改變吸收峰的位移來控制吸收頻帶的帶寬。這些特點使碳納米管具備了制備可控吸波頻率的復合材料的條件。目前對碳納米管吸波特性的應用，是將其作為吸波劑添加到聚合物中，制備出兼備吸波性能和優越力學性能的吸波材料。碳納米管與聚合物的復合可以實現組元材料的優勢互補，最經濟有效地利用碳納米管的獨特吸波和力學性能。其優點主要表現為：吸波劑添入量少，復合密度低，易于得到輕質復合材料；對電磁波的吸收強，且吸波頻率寬；在具備吸波性能的同時，具備復合材料的良好力學性能。這正是研制新一代“薄、輕、寬、強”吸波隱身材料的一個重要方向。
孫曉剛將不同質量分數的碳納米管（5 % , 8 % , 10 % ,20 %）和環氧樹脂充分混合, 制成復合吸波涂料并涂覆在鋁板上制成吸波涂層，研究表明吸波峰、峰值和吸波頻帶寬度均隨碳納米管含量不同而變化, 隨著碳納米管加載量的增加,吸波峰值有向低頻段移動的趨勢。碳納米管加載質量分數為 8 %和10 %時,復合材料吸波性能最佳8%碳納米管加載量,峰值最大,達到－22. 55 dB ,波峰出現在12. 32GHz,帶寬分別為2. 56 GHz (R<-8dB)和 4.00 GHz(R<-5dB)。10%碳納米管添加量,帶寬最大,分別達到2. 80GHz(R<-8dB )和7. 00GHz(R<-5dB) ,波峰出現在13.67GHz,峰值為-14.59dB。
張增富研究了單壁、多壁碳納米管(聚團狀、陣列狀)以及未純化與純化后碳納米管在2～18 GHz 范圍內的電磁波吸收性能。通過測定不同結構碳納米管粉體的介電常數以及磁導率,得到損耗因子及衰減常數大小順序為: 陣列狀多壁碳納米管>原生聚團狀多壁碳納米管>純化聚團狀多壁碳納米管>原生單壁碳納米管>純化后單壁碳納米管. 相比多壁碳納米管, 單壁碳納米管衰減常數隨頻率變化較小, 且具有較寬的吸收峰。
曹茂盛等制備的添加8wt %碳納米管的吸波材料在8～40GHz波段有明顯的吸收。隨材料厚度的增加,吸收峰移到14 GHz ,向低頻移動。厚度為5.5mm的吸波試樣,對應于頻率為10GHz的反射率為- 8dB。
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